【合肥工业大学】【半导体器件物理】试卷含答案

半导体物理学考试试卷及参考答案
编辑整理：
尊敬的读者朋友们：
这里是精品文档编辑中心，本文档内容是由我和我的同事精心编辑整理后发布的，发布之前我们对文中内容进行仔细校对，但是难免会有疏漏的地方，但是任然希望（半导体物理学考试试卷及参考答案）的内容能够给您的工作和学习带来便利。

同时也真诚的希望收到您的建议和反馈，这将是我们进步的源泉，前进的动力。

本文可编辑可修改，如果觉得对您有帮助请收藏以便随时查阅，最后祝您生活愉快业绩进步，以下为半导体物理学考试试卷及参考答案的全部内容。

《半导体器件物理》试卷（二）标准答案及评分细则一、填空（共24分，每空2分）1、PN结电击穿的产生机构两种；答案：雪崩击穿、隧道击穿或齐纳击穿。

2、双极型晶体管中重掺杂发射区目的；答案：发射区重掺杂会导致禁带变窄及俄歇复合，这将影响电流传输，目的为提高发射效率，以获取高的电流增益。

3、晶体管特征频率定义；β时答案：随着工作频率f的上升，晶体管共射极电流放大系数β下降为1=所对应的频率f，称作特征频率。

T4、P沟道耗尽型MOSFET阈值电压符号；答案：0V。

>T5、MOS管饱和区漏极电流不饱和原因；答案：沟道长度调制效应和漏沟静电反馈效应。

6、BV CEO含义；答案：基极开路时发射极与集电极之间的击穿电压。

7、MOSFET短沟道效应种类；答案：短窄沟道效应、迁移率调制效应、漏场感应势垒下降效应。

8、扩散电容与过渡区电容区别。

答案：扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。

二、简述（共20分，每小题5分）1、内建电场；答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，N区的电子会扩散到P区，P区的空穴会扩散到N区，而在N区的施主正离子中心固定不动，出现净的正电荷，同样P区的受主负离子中心也固定不动，出现净的负电荷，于是就会产生空间电荷区。

在空间电荷区内，电子和空穴又会发生漂移运动，它的方向正好与各自扩散运动的方向相反，在无外界干扰的情况下，最后将达到动态平衡，至此形成内建电场，方向由N区指向P区。

2、发射极电流集边效应；答案：在大电流下，基极的串联电阻上产生一个大的压降，使得发射极由边缘到中心的电场减小，从而电流密度从中心到边缘逐步增大，出现了发射极电流在靠近基区的边缘逐渐增大，此现象称为发射极电流集边效应，或基区电阻自偏压效应。

3、MOSFET 本征电容；答案：即交流小信号或大信号工作时电路的等效电容，它包括栅漏电容和栅源电容，栅漏电容是栅源电压不变、漏源电压变化引起沟道电荷的变化与漏源电压变化量之间的比值，而栅源电容是指栅压变化引起沟道电荷与栅源电压变化量之间的比值。

半导体物理期末试卷(含部分答案半导体物理,考试,复习,试卷一、填空题1．纯净半导体Si中掺错误！未找到引用源。

族元素的杂质，当杂质电离时释放电子。

这种杂质称施主杂质；相应的半导体称N 型半导体。

2．当半导体中载流子浓度的分布不均匀时，载流子将做扩散运动；在半导体存在外加电压情况下，载流子将做漂移运动。

3．nopo=ni2标志着半导体处于平衡状态，当半导体掺入的杂质含量改变时，乘积nopo改变否？不变；当温度变化时，nopo改变否？改变。

4．非平衡载流子通过复合作用而消失，非平衡载流子的平均生存时间叫做寿命τ，寿命τ与复合中心在禁带中的位置密切相关，对于强p型和强n型材料，小注入时寿命τn为，寿命τp为5．迁移率是反映载流子在电场作用下运动难易程度的物理量，扩散系数是反映有浓度梯度时载n爱因斯坦关系式。

6．半导体中的载流子主要受到两种散射，它们分别是电离杂质散射和晶格振动散射。

前者在电离施主或电离受主形成的库伦势场下起主要作用，后者在温度高下起主要作用。

7．半导体中浅能级杂质的主要作用是影响半导体中载流子浓度和导电类型；深能级杂质所起的主要作用对载流子进行复合作用。

8、有3个硅样品，其掺杂情况分别是：甲含铝1015cm-3 乙. 含硼和磷各1017 cm-3 丙含镓1017 cm-3 室温下，这些样品的电阻率由高到低的顺序是乙甲丙。

样品的电子迁移率由高到低的顺序是甲丙乙。

费米能级由高到低的顺序是乙甲丙。

9．对n型半导体，如果以EF和EC的相对位置作为衡量简并化与非简并化的标准，那么EC EF 2k0T为非简并条件；0 EC EF 2k0T为弱简并条件；EC EF 010．当P-N结施加反向偏压增大到某一数值时，反向电流密度突然开始迅速增大的现象称为PN结击穿，其种类为：雪崩击穿、和齐纳击穿（或隧道击穿）。

11．指出下图各表示的是什么类型半导体？12. 以长声学波为主要散射机构时，电子迁移率μn与温度的-3/2 次方成正比13 半导体中载流子的扩散系数决定于其中的载流子的浓度梯度。

半导体物理试卷四参考答案及评分标准一、选择题（每小题1分，共15分）二、填空题（每空1分，共10分）1. p A ；N A − p A2. 1/e3. N i T −32⁄4. 1qN D μn ⁄5. r n n (N t −n t )；r p pn t6. qN D ；−qN A7. d 2V (x )d 2x =−qN D εr ε0⁄⁄三、简答题（每小题6分，共30分）1. 从实际硅晶体角度和能带角度说明，什么叫本征激发？产生本征激发所需的能量必须符合什么条件？ 参考答案：从实际硅晶体角度来说，本征激发就是共价键上的电子被激发成为自由电子的过程。

（2分）从能带角度来说，本征激发就是价带电子被激发成为导带电子的过程。

（2分） 产生本征激发所需的能量必须大于等于带隙宽度。

（2分）2. 以n 型半导体为例，与非简并半导体相比较，简述简并半导体及其特征，包括杂质浓度、费米能级位置、导带中电子服从的统计分布、杂质电离情况、杂质电离能和禁带宽度变化。

参考答案：简并半导体杂质浓度更大。

费米能级与导带底重合甚至进入导带。

导带中电子服从费米分布。

室温情况下杂质不能充分电离。

杂质电离能和禁带宽度都减小。

会出现杂质带导电。

（每要点1分）3. 简述最有效复合中心的特点及其对非平衡载流子寿命的影响。

若有杂质元素硼、铝、磷、砷、金、铜可供选择，在制造硅光电开关器件时，需选择哪些元素进行掺杂，并简要说明原因。

参考答案：最有效复合中心对电子和空穴的俘获系数相等（1分）。

能级位置接近禁带中线（1分）。

最有效复合中心的存在将缩短非平衡载流子寿命（1分）。

在制造硅光电开关器件时，通常选取金、铜进行掺杂，因为它们在硅的禁带中引入深能级，而其它杂质如硼、铝、磷、砷在禁带中产生浅能级（3分）。

4. 简述平衡p -n 结有哪些特征？参考答案：平衡p-n 结特征：流过p-n 结的净电流为零(1分)；这时空间电荷的数量一定(1分)；空间电荷区的厚度一定(1分)；内建电场大小一定(1分)；势垒高度一定(1分)；有统一的费米能级(1分)。

2017版合肥工业大学《831半导体物理》全套考研资料我们是布丁考研网合工大考研团队，是在读学长。

我们亲身经历过合工大考研，录取后把自己当年考研时用过的资料重新整理，从本校的研招办拿到了最新的真题，同时新添加很多高参考价值的内部复习资料，保证资料的真实性，希望能帮助大家成功考入合工大。

此外，我们还提供学长一对一个性化辅导服务，适合二战、在职、基础或本科不好的同学，可在短时间内快速把握重点和考点。

有任何考合工大相关的疑问，也可以咨询我们，学长会提供免费的解答。

更多信息，请关注布丁考研网。

以下为本科目的资料清单（有实物图及预览，货真价实）：合肥工业大学《半导体物理》全套考研资料一、合肥工业大学《半导体物理》历年考研真题及答案解析2016年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）（11月份统一更新）2015年合肥工业大学《半导体物理》考研真题2014年合肥工业大学《半导体物理》考研真题2013年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2012年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2011年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2010年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2009年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2008年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2007年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2006年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2005年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2004年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）2003年合肥工业大学《半导体物理》考研真题（含答案解析）二、合肥工业大学《半导体物理》期中期末试卷合工大半导体物理期末试卷三、合肥工业大学《半导体物理》考研复习笔记四、赠送资料（电子版，发邮箱）1、半导体物理课本部分习题配套答案2、初试半导体物理配套课件以下为截图及预览：2015真题2014真题2013真题答案2011年真题2010年真题笔记重点章节笔记。

1. S: 2kv dtdva -==2kv dxdvv dt dx dx dv -==k d x v dvxx vv -=⎰⎰)(ln00x x k v v--= )(00x x k e v v --= (answer)2. S: j t i t dt rd v )3cos 15()3sin 15(+-== jt i t dtv d a )3sin 45()3cos 45(-+-==()()j t i t j t i t v r)3cos 15()3sin 15()3sin 5()3cos 5(+-⋅+=⋅j j t t i i t t⋅⋅+⋅⋅-=)3c o s 3s i n 75()3sin 3cos 75( 0= (proved c)3. S: dtdv v m k m f a =-==dt mkv dv t t v v -=⎰⎰0)(0t mkv t v -=0)(ln t m ke v t v -=0)( (answer) D: t m k e v dtdxv -==0dt e v dx t m k tt x -⎰⎰=00)(0kmv x e kmv ekmv t x t m k t t mk 0max 00),1()(=-=-=--4. S: )()32(j y d i dx j i x r d f dw+⋅+=⋅=dy xdx dw w fi32+==⎰⎰dy xdx 323342⎰⎰--+== -6 J (answer)5. S: 23230.60.4)0.30.4(t t t t t dtddt d +-=+-==θω, t t t dtddt d 60.6)30.60.4(2+-=+-==ωα 0.40300.60.4)0(2=⨯+⨯-=ω (answer of a)0.28)0.4(30.40.60.4)0.4(2=⨯+⨯-=ω rad/s (answer of a ) 60.266)0.2(=⨯+-=α rad/s 2 (answer of b )t t 60.6)(+-=α is time varying not a constant (answer of c) 6. S: ω20031222ML L v m L mv +⋅= MLmv ML L mv 4343020==ω (answer a))c o s 1(2)31(21m a x 22θω-=LMg ML ]1631[cos 2221maxgLM v m -=-θ (answer b) 7. G: m =1.0g, M =0.50kg, L =0.60m, I rod =0.0602m kg ⋅,s rod /5.4=ωR:I sys , v 0S: I sys =I rod +(M+m)L2=0.060+(0.50+0.0010)×0.602= 0.24 2m kg ⋅(answer)the system ’s angular momentum about rotating axis is conservative in the collision.sysI L mv ω=0s m mL I v sys/108.160.00010.024.05.430⨯=⨯⨯==ω (answer )D: The bullet momentum 0v m p=(before impact), its angular momentumabout rotating axis can be expressed as L mv 0(a scalar) 8. S:γ==00.800x xt v c -∆==0811800.600 3.0010t t γ∆=∆=⨯⨯ 9. S: 202202)(mc E cp E E γγ==+=222c p m c m c m c =10. S: 0i n t =-=∆n e t n e t W Q E n e t n e t W Q = 1(3010)(4.0 1.0)2=-- J 30= (answer)11. S: from nRT PV =and K T A 300= we can get:KT K T C B 100300== (answer of a)Change of internal energy between A and B:0)(23int =-=∆A B T T k n E (answer of b)The net work of the cycle:))(100300()13(2121m N AC BC W ⋅-⋅-=⋅=J 200= (answer of c) From the first law : W E Q +∆=int we can derive:the net heat of the whole cycle is J W Q 200== (answer)12. S: 131)(320===⎰⎰∞F v Av dv Av dv v p F33FvA =(answer of a ) F F v a v g v Av dv vAv v F4341420===⎰13. G: T 1=T 2=T , m 1, p 1, v rms,1, m 2, p 2=2p 1, v avg,2 = 2v rms,1 R: m 1 / m 2 S: v avg,2 =1.602m kTv rms,1 = 1.731m kTv avg,2 = 2v rms,167.4)60.173.12(221=⨯=m m (answer) 14. S: dE int =dQ – dWd Q = dE int + dW = n C v dT+pdV VdVnR T dT nC dV T p T dT nC T dQ dS v v +=+==if i f v VV v T T V V nR T T nC V dVnR T dT nC ds S f i filnln +=+==∆⎰⎰⎰ 15. S: dA E q θεcos 0⎰=212100)0.60100(1085.8⨯-⨯⨯=- C 61054.3-⨯= 16. S: 2041)(r Qr E πε=(R < r <∞) dr rQ dr r E udV dU 2022208421πεπε=⋅== RQ r dr Q udV U R0220288πεπε===⎰⎰∞(answer) RQ r dr Q U r r Rεπεεπε02202*88==⎰∞(answer ) 18. S: in the shell of r – r + drdr r R r dV r dq 204)/1()(πρρ-==)34(31)/(4)(4303200r Rr dr R r r dq r q r-=-==⎰⎰πρπρfrom the shell theorems , within the spherical symmetry distribution )34(12)(41)(20020r Rr Rr r q r E -==ερπε (answer of b)R r r R Rdr dE 320)64(12*00=⇒=-=ερ 00200*max 9])32(3324[12)(ερερRR R R R r E E =-⨯== 19. S: j yV i x V V gradV y x E∂∂-∂∂-=-∇=-=),( )0.20.2(y x x VE x +-=∂∂-= x yV E y 0.2-=∂∂-= )/(480.2)0.20.2()0.2,0.2(m V j i j x i y x E--=-+-=20. S: Q in = - q , Q out = q (answer ) 1010241241)0(R qq V q πεπε==104)0(R qV in πε-=204)0(R q V o u t πε=)0()0()0()0(out in q V V V V ++= )11(4210R R q +=πε21. S: from the planar symmetry and superposition principle, Emust in normal direction of the plates and 1σ,2σ,3σ,4σ must be const. Fromcharge conservationA Q S =+)(21σσ ⇒ SQ A=+21σσ (1) B Q S =+)(43σσ ⇒ SQ B=+43σσ (2) Apply Gauss ’ law in the closed surface shown in Fig. 032=+σσ (3)within the metal, 0=p Ewhich leads to002222432104030201=-++⇒=-++σσσσεσεσεσεσFrom(1), (2), (3), (4) yield:⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧-=-=+==S Q Q SQ Q B AB A 223241σσσσ (answer of a) (6 points) 004030201122222εεσεσεσεσS Q Q E BA p -=--+= (1 point) 004030201222222εεσεσεσεσS Q Q E BA p +=+++=(1 point) (answer of b) d S Q Q d E d E V BA p AB 012ε-==⋅= (2 points) (answer of c)。

半导体物理学试题及答案(总6页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--半导体物理学试题及答案半导体物理学试题及答案(一) 一、选择题1、如果半导体中电子浓度等于空穴浓度，则该半导体以( A )导电为主;如果半导体中电子浓度大于空穴浓度，则该半导体以( E )导电为主;如果半导体中电子浓度小于空穴浓度，则该半导体以( C )导电为主。

A、本征 B、受主 C、空穴 D、施主 E、电子2、受主杂质电离后向半导体提供( B )，施主杂质电离后向半导体提供( C )，本征激发向半导体提供( A )。

A、电子和空穴 B、空穴C、电子3、电子是带( B )电的( E );空穴是带( A )电的( D )粒子。

A、正 B、负 C、零D、准粒子E、粒子4、当Au掺入Si中时，它是( B )能级，在半导体中起的是( D )的作用;当B掺入Si中时，它是( C )能级，在半导体中起的是( A )的作用。

A、受主 B、深C、浅 D、复合中心 E、陷阱5、 MIS结构发生多子积累时，表面的导电类型与体材料的类型( A )。

A、相同 B、不同 C、无关6、杂质半导体中的载流子输运过程的散射机构中，当温度升高时，电离杂质散射的概率和晶格振动声子的散射概率的变化分别是( B )。

A、变大，变小 ;B、变小，变大;C、变小，变小;D、变大，变大。

7、砷有效的陷阱中心位置(B ) A、靠近禁带中央 B、靠近费米能级8、在热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( D )，当温度大于热力学温度零度时，能量比EF小的量子态被电子占据的概率为( A )。

A、大于1/2 B、小于1/2 C、等于1/2 D、等于1 E、等于0 9、如图所示的P型半导体MIS结构的C-V特性图中，AB段代表( A)，CD 段代表( B )。

A、多子积累 B、多子耗尽C、少子反型 D、平带状态10、金属和半导体接触分为：( B )。

半导体物理试题库及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 在半导体中，电子从价带跃迁到导带所需能量的最小值称为：A. 禁带宽度B. 费米能级C. 载流子浓度D. 电子亲和能答案：A2. 下列哪种半导体材料的禁带宽度大于硅？A. 锗B. 砷化镓C. 硅D. 碳化硅答案：D3. PN结在正向偏置时，其导电性能主要取决于：A. 电子B. 空穴C. 杂质D. 复合答案：B4. 半导体器件中，二极管的导通电压通常为：A. 0.2VB. 0.7VC. 1.5VD. 3.3V答案：B5. 在半导体物理学中，霍尔效应可以用来测量：A. 载流子浓度B. 载流子迁移率C. 载流子类型D. 所有以上答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 下列哪些因素会影响半导体的载流子浓度？（多选）A. 温度B. 光照C. 杂质浓度D. 材料类型答案：ABCD2. 半导体器件的能带结构包括：A. 价带B. 导带C. 禁带D. 费米能级答案：ABC3. 下列哪些是半导体材料的特性？（多选）A. 导电性介于导体和绝缘体之间B. 导电性随温度升高而增加C. 导电性随光照强度增加而增加D. 导电性随杂质浓度增加而增加答案：ABCD三、填空题（每空1分，共20分）1. 半导体材料的导电性可以通过掺杂来改变，其中掺入____类型的杂质可以增加载流子浓度。

答案：施主2. 在PN结中，当外加电压的方向与PN结内电场方向相反时，称为______偏置。

答案：反向3. 半导体材料的导电性随温度升高而______。

答案：增加4. 半导体器件的能带结构中，价带和导带之间的区域称为______。

答案：禁带5. 霍尔效应测量中，当载流子受到垂直于电流方向的磁场作用时，会在垂直于电流和磁场的方向上产生______。

答案：霍尔电压四、简答题（每题5分，共10分）1. 简述半导体材料的导电机制。

答案：半导体材料的导电机制主要涉及价带中的电子获得足够能量跃迁到导带，从而成为自由电子，同时在价带中留下空穴。

半导体元件物理试卷1.原子轨域有四种, 下面哪种不是？ [单选题] *A. S轨域B. P轨域C. E轨域(正确答案)D. F轨域2.半导体材料有两种载子做传输, 分别是？ *A. 电子(正确答案)B. 原子C. 离子D. 空穴(正确答案)3.原子是由哪些部分组成？ *A. 质子(正确答案)B. 中子(正确答案)C. 电子(正确答案)D. 载子4.单一原子有不同数量的电子填入低能轨域中, 若多个电子聚在一起, 其相同轨域会？ [单选题] *A. 重叠B. 融合C. 靠近但不重叠(正确答案)D. 分裂5.金属，绝缘体与半导体可以用什么区分？ *A. 能隙(正确答案)B. 导电度(正确答案)C. 透光度D. 吸光能力6. 电子可借由什么能量从低能阶跃迁到高能阶？ *A. 风能B. 电能(正确答案)C. 光能(正确答案)D. 热能(正确答案)7.半导体掺雑后可以形成哪两种极性？ *A. A型B. P型(正确答案)C. N型(正确答案)8.载子传输有哪两种方式？ *A. 位能差B. 漂移(正确答案)C. 磁场D. 扩散(正确答案)9.若有一IV族半导体需要掺雑成N型, 以下哪一族可以当做掺雑元素？ *B. III族C. IV族D. V族(正确答案)10.能带图有三条线很重要, 以下哪一个不是？ [单选题] *A. Ed(正确答案)B. EcC. EvD. Ef11.半导体掺雑有哪两个用途？ *A. 调整电阻值(正确答案)B. 改变光性C. 产生极性(正确答案)D. 产生磁性12.N型半导体是哪一种载子多？ [单选题] *A. 电子(正确答案)B. 空穴C. 中子D. 离子13.P型半导体是哪一种载子多？ [单选题] *A. 电子B. 空穴(正确答案)D. 离子14.“半导体”的名称主要是因为半导体材料有何特性？ [单选题] *A. 本身导电B. 本身绝缘C. 给予能量后导电(正确答案)D. 给予能量后不导电15.PN接面产生时, 会先产生哪一种电流？ [单选题] *A. 漂移电流B. 分散电流C. 磁场电流D. 扩散电流(正确答案)16.当PN接面产生后产生内建电场, 会产生哪一种电流？ [单选题] *A. 漂移电流(正确答案)B. 分散电流C. 磁场电流D. 扩散电流17.PN接面产生时, 对于P极与N极能带的接合, 需要有哪三个步骤完成？ *A. Ef共水平(正确答案)B. 真空阶连续(正确答案)C. 各自间距不变(正确答案)D. 以上皆非18.金属与半导体接面, 可以形成哪两种接触？ *A. PN接触B. 欧姆接触(正确答案)C. 金半接触D. 萧基接触(正确答案)19.以N型半导体而言, 若要形成欧姆接触, 金属的金属功函数要？ [单选题] *A. 越大越好B. 适中就好C. 不大不小D. 越小越好(正确答案)20.以P型半导体而言, 若要形成欧姆接触, 金属的金属功函数要？ [单选题] *A. 越大越好(正确答案)B. 适中就好C. 不大不小D. 越小越好。

安徽大学20 09—20 10学年第 一 学期《 半导体物理学 》考试试卷（B 卷）（闭卷 时间120分钟）一、选择题（每小题2分，共20分） 1.本征半导体是指( )的半导体。

A. 不含杂质和缺陷 B. 电子浓度和空穴浓度相等 C. 电阻率高D. 电子浓度与本征载流子浓度相等2.关于Si 的能带特征，以下描述错误的是( )。

A. 导带底位于六个等效的<100>方向B. 价带顶位于布里渊区中心C. Si 是直接带隙半导体D. 导带底附件的等能面是旋转椭球面3.导带底附件的状态密度为()c g E ，电子占据能级E 的几率为()B f E ，则导带电子浓度为( )。

A. ()()c B g E f EB. ()()c B g E f E dEC.()cEc c E g E dE ′∫D.()()cEc c B E g E f E dE′∫4.简并半导体是指( )的半导体。

A. (E c －E F )或(E F -E v )≤0 B. (E c －E F )或(E F -E v )≥0C. 能使用玻尔兹曼近似计算载流子浓度D. 导带底和价带顶能容纳多个状态相同的电子5.对于n 型非简并半导体，在饱和区，电阻率随温度上升而增加，可能的原因是( )。

A. 电离杂质的散射增强 B. 晶格振动散射增强题 号一二三四五六七总分得 分阅卷人院/系 年级 专业 姓名 学号答 题 勿 超 装 订 线 ------------------------------装---------------------------------------------订----------------------------------------线----------------------------------------得分C. 载流子浓度减少D. 杂质没有完全电离6.对于小注入的n 型半导体，电子和空穴的准费米能级分别为n FE 和pF E 。

赣 南 师 范 学 院第1页 共2页2010–2011学年第一学期期末考试参考答案（A 卷）开课学院：物电学院 课程名称：半导体物理学 考试形式：闭卷，所需时间：120分钟注意事项：1、教师出题时请勿超出边界虚线；2、学生答题前将密封线外的内容填写清楚，答题不得超出密封线；3、答题请用蓝、黑钢笔或圆珠笔。

一、填空题（共30分，每空1分） 1、 电子 空穴 电子 2、 替位式 间隙式 3、 01()1exp()Ff E E E k T=-+ 在热平衡状态下，电子在允许的量子态上如何分布0()F E E k TB f E e--= 前者受泡利不相容原理的限制4、 电子 空穴 00n p 电子-空穴对 n p = 多数 少数 多数 注入的非平衡多数载流子浓度比平衡时的多数载流子浓度小得多 少数 注入的非平衡少数载流子浓度比平衡时的少数载流子浓度大得多5、 电子在导带和价带之间的直接跃迁，引起电子和空穴的直接复合 电子和空穴通过禁带的能级（复合中心）进行复合 发射光子 发射声子 将能量给予其它载流子，增加它们的动能6、 半导体表面非平衡载流子浓度比内部高扩散 扩散 漂移 漂移二、选择题（共10分，每题2分） 1、A 2、B 3、D 4、C 5、B 三、计算题（共60分）一、1、解：（1）因为n p nq pq σμμ=+，又2i np n =，所以22i n p i n nq q n n σμμ=+≥=根据不等式的性质，当且仅当n nq μ＝2i p n q nμ时，上式取等。

解得：1/2()p i nn n μμ=，即此时电导率σ最小。

相应地，此时21/2()i n ipn p n nμμ==（2）对本征Ge ：13192()2.510 1.610(19003800)2.2810(/)i i n p n q S cm σμμ--=+ =⨯⨯⨯⨯+ =⨯在最小电导率条件下：min 1319((2(2.510)(1.610)/n p i n q n q n S cm σμμ--2=+ =2 =⨯⨯⨯⨯ =2.12⨯10()（3）当材料的电导率等于本征电导率时，有：00()n p i n p n q p q n q μμμμ+=+即：200()i n p i n p n n q q n q n μμμμ+=+整理得:2200()0n i n p ip n n n n μμμμ-++=解得:0nn =带入数据得：00()2i i n n n n ==舍或赣南师范学院考试卷（ A 卷 ）第2页 共2页∴1330 1.2510/2in n cm ==⨯ 213300510/i n p cm n ==⨯显然，此材料是p 型材料。

1、简要的回答并说明理由：①p+-n结的势垒宽度主要决定于n型一边、还是p型一边的掺杂浓度？②p+-n结的势垒宽度与温度的关系怎样？③p+-n结的势垒宽度与外加电压的关系怎样？④Schottky势垒的宽度与半导体掺杂浓度和温度分别有关吗？【解答】①p+-n结是单边突变结，其势垒厚度主要是在n型半导体一边，所以p+-n结的势垒宽度主要决定于n型一边的掺杂浓度；而与p型一边的掺杂浓度关系不大。

因为势垒区中的空间电荷主要是电离杂质中心所提供的电荷（耗尽层近似），则掺杂浓度越大，空间电荷的密度就越大，所以势垒厚度就越薄。

②因为在掺杂浓度一定时，势垒宽度与势垒高度成正比，而势垒高度随着温度的升高是降低的，所以p+-n结的势垒宽度将随着温度的升高而减薄；当温度升高到本征激发起作用时，p-n结即不复存在，则势垒高度和势垒宽度就都将变为0。

③外加正向电压时，势垒区中的电场减弱，则势垒高度降低，相应地势垒宽度也减薄；外加反向电压时，势垒区中的电场增强，则势垒高度升高，相应地势垒宽度也增大。

④Schottky势垒区主要是在半导体一边，所以其势垒宽度与半导体掺杂浓度和温度都有关（掺杂浓度越大，势垒宽度越小；温度越高，势垒宽度也越小）。

2、简要的回答并说明理由：①p-n结的势垒高度与掺杂浓度的关系怎样？②p-n结的势垒高度与温度的关系怎样？③p-n结的势垒高度与外加电压的关系怎样？【解答】①因为平衡时p-n结势垒（内建电场区）是起着阻挡多数载流子往对方扩散的作用，势垒高度就反映了这种阻挡作用的强弱，即势垒高度表征着内建电场的大小；当掺杂浓度提高时，多数载流子浓度增大，则往对方扩散的作用增强，从而为了达到平衡，就需要更强的内建电场、即需要更高的势垒，所以势垒高度随着掺杂浓度的提高而升高（从Fermi 能级的概念出发也可说明这种关系：因为平衡时p-n结的势垒高度等于两边半导体的Fermi 能级的差，当掺杂浓度提高时，则Fermi能级更加靠近能带极值[n型半导体的更靠近导带底，p型半导体的更靠近价带顶]，使得两边Fermi能级的差变得更大，所以势垒高度增大）。

《半导体器件物理》试卷（一）标准答案及评分细则一、填空（共32分，每空2分）1、PN结电容可分为扩散电容和过渡区电容两种，它们之间的主要区别在于扩散电容产生于过渡区外的一个扩散长度范围内，其机理为少子的充放电，而过渡区电容产生于空间电荷区，其机理为多子的注入和耗尽。

2、当MOSFET器件尺寸缩小时会对其阈值电压V T产生影响，具体地，对于短沟道器件对V T的影响为下降，对于窄沟道器件对V T的影响为上升。

3、在NPN型BJT中其集电极电流I C受V BE电压控制，其基极电流I B受V BE电压控制。

4、硅-绝缘体SOI器件可用标准的MOS工艺制备，该类器件显著的优点是寄生参数小，响应速度快等。

5、PN结击穿的机制主要有雪崩击穿、齐纳击穿、热击穿等等几种，其中发生雪崩击穿的条件为V B>6E g/q。

6、当MOSFET进入饱和区之后，漏电流发生不饱和现象，其中主要的原因有沟道长度调制效应，漏沟静电反馈效应和空间电荷限制效应。

二、简述（共18分，每小题6分）1、Early电压V A；答案：2、截止频率f T；答案：截止频率即电流增益下降到1时所对应的频率值。

3、耗尽层宽度W。

答案：P型材料和N型材料接触后形成PN结，由于存在浓度差，就会产生空间电荷区，而空间电荷区的宽度就称为耗尽层宽度W。

三、分析（共20分，每小题10分）1、对于PNP型BJT工作在正向有源区时载流子的输运情况；答案：对于PNP型晶体管,其发射区多数载流子空穴向集电区扩散,形成电流I EP，其中一部分空穴与基区的电子复合，形成基极电流的I B的主要部分，集电极接收大部分空穴形成电流I CP，它是I C的主要部分。

2、热平衡时突变PN结的能带图、电场分布，以及反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线。

（每个图2分）答案：热平衡时突变PN结的能带图、电场分布如下所示，反向偏置后的能带图和相应的I-V特性曲线如下所示。

四、计算推导（共30分，每小题15分）1、MOSFET工作在非饱和区时的Sah方程推导，并求解跨导g m和沟道电导g D，说明提高g m的具体措施；（每步2分，电导计算4分，措施3分）答案：。

半导体试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电性介于金属和绝缘体之间，这是因为：A. 半导体材料内部存在大量的自由电子B. 半导体材料内部存在大量的空穴C. 半导体材料的能带结构D. 半导体材料的晶格结构答案：C2. 下列哪种掺杂方式可以增加半导体的导电性？A. N型掺杂B. P型掺杂C. 同时进行N型和P型掺杂D. 不进行任何掺杂答案：A3. 半导体的PN结在正向偏置时，其导通的原因是：A. 电子从P区注入N区B. 空穴从N区注入P区C. 电子和空穴的复合D. 电子和空穴的注入答案：D4. 半导体器件中，晶体管的放大作用主要依赖于：A. 基极电流B. 发射极电流C. 集电极电流D. 所有电流的总和5. 下列哪种材料不适合作为半导体材料？A. 硅B. 锗C. 铜D. 砷化镓答案：C6. 半导体器件的最小特征尺寸缩小，可以带来以下哪些好处？A. 降低成本B. 提高速度C. 减少功耗D. 所有以上答案：D7. 在半导体工艺中，光刻技术主要用于：A. 制造晶体管B. 制造集成电路C. 制造绝缘体D. 制造导线答案：B8. 半导体的能带理论中，价带和导带之间的区域被称为：A. 能隙B. 能级C. 能带D. 能区答案：A9. 下列哪种半导体器件具有记忆功能？B. 晶体管C. 存储器D. 逻辑门答案：C10. 半导体器件的热稳定性主要取决于：A. 材料的热导率B. 器件的散热设计C. 器件的制造工艺D. 所有以上答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 半导体材料的特性包括：A. 导电性B. 绝缘性C. 半导体性D. 磁性答案：AC2. 下列哪些因素会影响半导体器件的性能？A. 温度B. 湿度C. 光照D. 电压答案：ABC3. 半导体器件的类型包括：A. 二极管B. 晶体管C. 集成电路D. 电阻答案：ABC4. 下列哪些是半导体材料的掺杂元素？A. 硼B. 磷C. 铜D. 锗答案：AB5. 在半导体工艺中，下列哪些步骤是必要的？A. 清洗B. 氧化C. 蒸发D. 抛光答案：ABC三、填空题（每题2分，共20分）1. 半导体材料的导电性主要依赖于______。

《 半导体物理 》课程考试试卷（ A ）开课二级学院：，考试时间： 年____月____日 时考试形式：闭卷√、开卷□，允许带 计算器 入场考生姓名： 学号： 专业： 班级：一、选择题（每小题2分，共10分） 1、室温下一硫化镉样品的可动载流子密度为16310cm -，迁移率为2100/cm Vs ，则此样品的电导率是 1()cm -Ω。

A ．16 B ．17 C ．18 D ．192、一块2cm 长的硅片，横截面是20.1cm ，用于测量电子迁移率。

已知掺杂浓度为15310D N cm -=，测得电阻值为90Ω，则其电子迁移率为 2/cm Vs 。

A ．1450 B ．550 C ．780 D ．1390 3、室温下，费米分布函数在F E 处的值为 A ．0 B ．0.5 C ．0.56 D ．1 4、对某块掺杂硅材料在整个温度范围内测量霍尔系数，结果均为0H R <，则该材料的导电类型为 A ．N 型 B ．P 型 C ．本征 D ．不确定 5、一个零偏压下的PN 结电容，每单位面积的耗尽层电容20.772/d C mF m =，硅的介电常数s ε为1211.88.8510/F m -⨯⨯，则耗尽层宽度是A ．135m μB ．125m μC ．135nmD ．125nm 二、判断题（每小题2分，共10分） 1、载流子的扩散运动产生漂移电流。

（ ） 2、简并化半导体的主要特点是掺杂浓度很低。

（ ） 3、SiC 是宽带隙的半导体材料。

（ ） 4、弗仑克尔缺陷是指空位和间隙原子成对出现的缺陷。

（ ） 5、对于窄禁带半导体材料，热电击穿是重要的击穿机制。

（）三、填空题（每空2分，共10分）1、有效的陷阱中心能级在附近。

n p= 。

2、一定温度下，非简并半导体的热平衡载流子浓度的乘积003、最初测出载流子有效质量的实验名称是。

4、金属半导体接触可分为两类，分别是和欧姆接触。

5、不含任何杂质和缺陷的理想半导体称为半导体。

（完整版）半导体器件物理试题库半导体器件试题库常⽤单位：在室温（T = 300K ）时，硅本征载流⼦的浓度为 n i = 1.5×1010/cm 3电荷的电量q= 1.6×10-19C µn =1350 2cm /V s ? µp =500 2cm /V s ?ε0=8.854×10-12 F/m ⼀、半导体物理基础部分（⼀）名词解释题杂质补偿：半导体内同时含有施主杂质和受主杂质时，施主和受主在导电性能上有互相抵消的作⽤，通常称为杂质的补偿作⽤。

⾮平衡载流⼦：半导体处于⾮平衡态时，附加的产⽣率使载流⼦浓度超过热平衡载流⼦浓度，额外产⽣的这部分载流⼦就是⾮平衡载流⼦。

迁移率：载流⼦在单位外电场作⽤下运动能⼒的强弱标志，即单位电场下的漂移速度。

晶向：晶⾯：（⼆）填空题1．根据半导体材料内部原⼦排列的有序程度，可将固体材料分为、多晶和三种。

2．根据杂质原⼦在半导体晶格中所处位置，可分为杂质和杂质两种。

3．点缺陷主要分为、和反肖特基缺陷。

4．线缺陷，也称位错，包括、两种。

5．根据能带理论，当半导体获得电⼦时，能带向弯曲，获得空⽳时，能带向弯曲。

6．能向半导体基体提供电⼦的杂质称为杂质；能向半导体基体提供空⽳的杂质称为杂质。

7．对于N 型半导体，根据导带低E C 和E F 的相对位置，半导体可分为、弱简并和三种。

8．载流⼦产⽣定向运动形成电流的两⼤动⼒是、。

9．在Si-SiO 2系统中，存在、固定电荷、和辐射电离缺陷4种基本形式的电荷或能态。

10．对于N 型半导体，当掺杂浓度提⾼时，费⽶能级分别向移动；对于P 型半导体，当温度升⾼时，费⽶能级向移动。

（三）简答题1．什么是有效质量，引⼊有效质量的意义何在？有效质量与惯性质量的区别是什么？2．说明元素半导体Si 、Ge 中主要掺杂杂质及其作⽤？3．说明费⽶分布函数和玻⽿兹曼分布函数的实⽤范围？4．什么是杂质的补偿，补偿的意义是什么？（四）问答题1．说明为什么不同的半导体材料制成的半导体器件或集成电路其最⾼⼯作温度各不相同？要获得在较⾼温度下能够正常⼯作的半导体器件的主要途径是什么？（五）计算题1．⾦刚⽯结构晶胞的晶格常数为a ，计算晶⾯（100）、（110）的⾯间距和原⼦⾯密度。